顶管施工专项方案文档格式.docx

1、1.2.4合理进行施工安排充分考虑本项目工程的施工环境和工程特点。全面分析各种不利于施工进度和施工质量的因素，在工期安排、人员设备配置、施工方法、甚至天气状况等方面综合考虑并预留空闲。二、工程概况2.1、工程简介我项目部承担KB0+000KBO+845和KA1+935 KA2+839段范围内的全部施工任务。其中KB0+000KBO+845该管段起点为东风西路五一路口,干管沿五一路向北敷设转入光华街后沿东风西路敷设至龟背立交桥东南侧现状污水管, 干管总长为845米。 KA1+948 KA2+780段起点为龟背立交桥西侧现状污水管，干管沿人民西路敷设，干管总长为832米。本工程所有干管全部采用顶管

2、施工工艺，支管除W-31-1号井与干管之间连接采用顶管施工外，其余支管全部采用开挖施工。本标段干管总长893米，支管总长145米，污水检查井总计16座，其中顶管工作井及接收井6座。其中W-31#井位到W-32#井位至W-35井位全长299米，顶管施工是本标段施工的重要环节。2.2、场地岩土工程条件2.2.1、地理位置及交通条件本地地区行政区划属西山区潘家湾社区管辖，人民西路、环城西路、西园北路、云山路相互垂直交叉通过，路上人车拥挤，路两边为密集高耸的商业、办公、住宅建筑物，路下各种管（道）网交叉分布，场地狭窄、施工条件差。2.2.2、气象昆明市属低纬高原平坝地区，地势平坦，场地海拔标高1888

3、米1890米。气候属低纬高原季风气候型，年平均气温14.7摄氏度，最冷月平均气温2.7摄氏度，最热月平均气温26.0摄氏度，极端低温2.0摄氏度，极端高温29.0摄氏度。年平均降雨量800mm，年平均蒸发量1685.0mm。每年6月至10月为雨季，降雨量占全年总降雨量的80%，对工程施工较为不利。每年12月至来年4月为旱季，降雨量占全年总降雨量的7.0%，对工程施工较为有利。干燥度为1。67，为为湿润气候区，日最大降雨量153.0mm，夏季平均气压606.2mmHg柱。20年一遇最大风速约23.7m/s,最大积雪厚度约10cm，年日照数约2500小时，为很适宜人类居住气候。2.2.3水系本段为

4、金沙江水系，区域内无较大河流通过，周边1km无小河沟通过。勘察道路距滇池直线距离约5.0km。地下水主要来源于大气降水、地表径流水、生活排放水。2.3、场地地形、地貌场地位于昆明断陷湖积盆地的西北部，南方向距岷山、西方距虹山、西北方距云南大学校园丘陵山坡脚月600米，地形平坦，路线方向开阔，路两边为商业、办公、学校、医院、居民住宅等建筑物，属 湖积平原地貌。2.4、区域地质拟建场地在大地构造上所处的位置为扬子准地台西南部，康颠谷隆起的东缘，属滇东台褶皱带昆明台褶皱与川滇南北向构造带的南段接壤，区域构造以断裂为主，西距本地区域内主干断裂西山断裂约4.3km，该断裂是普渡河断裂带的主干断裂，断裂东

5、倾，倾角7080度。破碎带宽约400余米，为压扭性断裂。断裂两侧地貌反差强烈，西侧的龙门岩熔断块山陡崖高出滇池水面500600米，而基岩埋深大于500米，显示出该区域地壳在久远的构造运动中曾发生过强烈的升降运动，至晚更新世（第四系）以来活动性明显减弱。根据区域地质资料，拟建场地内无断裂通过，属相对稳定的地块。2.5、场地地基土根据本次勘察钻孔揭露最大深度27.0m内出露的地层表部为第四系人工堆积（Qm1）,其下为第四系洪湖积（Qp1+1）、湖积（Q1）粘性土、粘性土与粉尘、粉尘互层。根据地基土的成因、工程分类及物理学行之差异有上至下划分5个主层、4个亚层叙述如下：2.5.1、四季人工堆积（Qm

6、1）层层杂填土：褐杂色，主要有粘性土夹碎石土（砾石）、建筑垃圾（砖块、砼渣）等人工堆积构成，较杂乱、结构较松散，局部稍密，干湿不均，层厚1.21.8m.2.5.2、第四系洪湖积（Qp1+1）湖积层（Q1）层粉质粘土：深红褐、深黄褐及褐灰色，可塑状态为主。局部为软塑状态，湿很湿，含510%的风化砾石及少量结核粒，切面较光滑，干强度和韧性中等，大部分地段曾为较稳定，厚度较薄，居中压性。层厚0.20.4m，层顶板埋深1.35.3m.1层粘土：深褐灰色，褐灰夹深红褐、浅黄灰色，软塑状态，饱和。含少量砾石、结核粒及有机质，局部有机质含量较高为有机质粘土、泥炭质粘土，切面较光滑细腻，干强度和韧性低，分布不

7、稳定、厚度变化较大，具高压缩性。层厚0.83.4m，层顶板埋1.54.8m.层粉质粘土：浅蓝灰、浅色、深灰色，湿，可塑状态为主，局部为软塑状态。含510%的风化砾石及少量结核粒、腐殖质残体，切面较凑粗糙，干强度和韧性中等，层位叫不稳定、厚度变化较大，具中压缩性。层厚1.812.3m,层顶板埋5.013.0m.1层粉砂（粉土）：浅蓝色，浅灰、深灰色，饱和，稍密。含不均匀的中粗砂和砾石、结核粒、腐植物残体，局部砾质较轻相变为粉土，摇震反应迅速，呈不稳定的透镜体分布于3层中，具中压缩性。层厚1.04.4m,层顶板埋深3.211.0m。2层粘土：深褐灰深灰夹浅蓝灰、浅灰色，软塑状态，饱和。含少量砾石、

8、结核粒及有机质，局部有机质含量较高为有机质粘土、泥炭质粘土，切面光滑细腻，干强度和韧性低，分布不稳定、厚度变化较大，据高压缩性。层厚1.03.6m,层顶板埋9.015.2m。3层圆砾：深灰深灰夹浅灰色。稍密中密状，饱和。砾石含量50%（局部少于50%），粒径215mm居多，部分为25mm。成分：石灰岩、石英岩，石英砾岩、玄武岩，中等风化，局部为粘性土夹圆砾。重型动力触探试验校正后击数6311.4击，均匀性较差。层厚0.81.8m，层板顶埋4.55.8m。层粉质粘土：浅蓝灰、浅灰、浅黄灰色，是，可塑状态为主，局部为软塑状态。含510%的风化砾石及少量的结核粒、腐植物残体，切面较粗糙，干强度和韧性

9、中等，层位较不稳定、厚度变化较大，具中压缩性。层厚0.810.2,层顶板埋9.015.2m。层粘土：兰灰、浅蓝灰浅黄红及褐灰色，湿，可塑状态为主，局部为硬塑状态。含少量砾石及结核粒及少许腐植物残体，切面较光滑细腻，干强度和韧性中等，分布不稳定、厚度变化较大，具中压性。层顶板埋深14.524m,最大揭露厚度12.5m2.6、场地水文地质条件勘察期间处于雨季，所有钻孔具有地下水分布，初见水位2.02.5m，稳定水位1.01.5m，标高介于1887.51886.0m之间。主要为上层滞水及孔隙水两种类型，上层滞水主要赋存于杂填土及上部粘性土层中。孔隙水主要赋存于含砾的粘性土及粉土、粉粒层中。稳定水位无

10、明显的降深，土层中透水性较弱。粘性土层之间的含砾的粘性土及粉土、粉砂、局部的圆砾层中水微具承压性。主要受大气降雨及地表径流水补给，地下径流水流动较缓慢，以蒸发排泄为主。雨季及枯水期水位变化幅度约为0.60.7m。根据相邻工程进行的抽水实验结果推算：本场地渗透系数K=1.6m/d。若基坑开挖至现地表下5.3813.09米时，水位降至6.514.0米，基坑涌水量Q=450m3/d,基坑降水影响半径R=80米。场地由粉砂、粉土、局部的圆砾层为主的含水层，埋藏偏深，厚度偏薄，上表部的层、1层、层粘性土为隔水层和弱透水层。因此基坑或沉坑开挖时，当隔水层和若透水层层被揭穿，暴露主要含水层（粉砂、粉土、局部

11、的圆砾）地下水通道贯穿以后，用水量会比较大，应有较好的隔水和降水措施。三、施工方案3.1工程特点（1）顶管要求较精确，有流沙，施工难度大；（2）施工场地位于交通要道，要做好交通导行。3.2工程步骤昆明轨道交通3号线污水干管迁改工程为轨道交通工程的配套工程 ，在施工时与轨道交通工程的基础工程互相制约。施工图纸设计说明要求：地铁站出入口处，应待地铁站出入口地基处理完成后再进行顶管实施。根据以上所述，并结合现场实际情况，我标段其中W-31#井位到W-32#井位至W-35井位全长299米；顶管工程共分三个阶段进行。1、W-31#井至W-32#井之间为直线顶管，采用钢管顶管施工。2、W-35#井至W-3

12、2#井之间为曲线顶管，采用混凝土顶管施工。3、在W-32#井位置处，施工倒挂井。3.3工程组织工程人员组织本工程在交通繁忙的道路下施工，地质情况较复杂，对现状道路的保护及地面沉降的严格控制至关重要，为确保工程的安全、质量、进度和文明施工，我公司特选派具有顶管施工丰富实践经验的人员成立约20人的专项顶管作业施工队，在项目部的领导下工作。施工队设队长一名，全面负责队组的生产工作，工程师一名，负责顶管施工技术，下设工作井施工班组和顶管施工班组，各生产班组由班组长率领，工人直接完成施工任务。3.4施工用水用电本工程施工、照明用电计划从附近的变压器接入380V电，并备用一台30KW的柴油发电机。用水也从

13、附近给水管接入DN50给水管作为主要施工用水。四、主要施工方案4.1施工顺序顶管施工顺序：旧路破除挖探沟 顶管工作井、接收井施工顶管施工检查井及管道施工回填石粉路面按原样修复。4.2、沉井下沉施工方案4.2.1、沉井下沉施工管理机构反映下沉信息4.2.2、沉井施工平面图沉井施工坑示意图4.2.3、施工流程施工采用人工配合机械PC60挖掘机进行挖土排水下沉方案。施工由沉井下沉施工指挥部统一指挥机械施工队及人工挖土施工队，下沉观测小组随时观测下沉情况并及时把沉井下沉信息反馈到沉井下沉施工指挥部。每个施工基坑内安排45个挖土工人及1台PC60挖掘机，采取对称挖土下沉的施工方案，先挖取号角的土方，然后

14、挖取号角的土方，再挖取号角的土方，最后挖取号角的土方，整个流程依次循环进行，每次挖土30cm厚。4.2.4、下沉观测检查方案在沉井四角的外壁用红油漆横线标示刻度，刻度以5cm为单位，并在沉井周围焊接钢筋指针指示刻度。下沉观测沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点。于壁外侧用红油漆画出标尺，以测沉降，井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标志板来控制，并定时仪器进行垂直偏差观测。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm 或四面标高不一致时，立即纠正，沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并在每次

15、下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知沉井下沉施工指挥部，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在200mm以内。当沉至离设计标高1.5m时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。4.2.5、沉井下沉控制下沉速度的控制根据土质情况，采用台阶形挖土自重破土方式。采用从中间开始向四周逐渐开挖，并始终均衡对称地进行，每层挖土厚度为 30cm.刃脚处留1m宽土垅，用人工逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每人负责 23m 一段，方法是顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下

16、沉，削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平衡下沉。沉井挖土下沉采用人工挖土，2台吊车吊运出土，由于挖土施工困难，综合考虑挖土、吊运的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制为30cm/天。沉井下沉中，如遇到砂砾石或硬土层，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则按平面布置分段的次序，逐段对称地将刃脚下掏空，并挖出刃脚外壁10cm ，每段挖完后用小卵石填满夯实，待全部掏空回填后，再分层刷掉回填的小卵石，可使沉井因均匀地减少承压面而平衡下沉。在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度小于10cm，避免发生倾斜，尤其在开始下沉 1m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保

17、持正确，否则继续下沉不易调整，在离设计深度20cm 左右停止取土，依靠自重下沉至设计标高。下沉纠偏沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测，及时发现并采取措施纠正。产生倾斜的可能原因有： 刃脚下土质软硬不均； 挖土不均，使井内土面高低悬殊；刃脚下掏空过多，使沉井不均匀突然下沉； 排水下沉，井内一侧出现流砂现象；刃脚局部被大石块或埋设物搁住；井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。操作中可针对原因予以预防，如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖土并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使偏斜得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉。位移产生的原

18、因多由于倾斜导致，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时，由于重力作用，有时也沿倾斜方向产生一定位移，因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测，及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时， 再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按上述纠正位移、倾斜方法纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。下沉到位、封底技术当沉井沉到设计标高，经23天 ，下

19、沉已稳定，在8h内累计10mm时，即可进行沉井封底。4.3、敞开式顶管工程施工方案（1）顶进设备选型及安装主顶千斤顶：它是顶进系统中的主要设备。为安全起见，顶力设备配置要小，以利间距平行顶进。根据顶力估算，顶管主站拟配备4台2000KN 油压千斤顶，按左右对称布置。主油缸的油压由电动油泵供给，千斤顶行程1500mm。其它设备：包括导轨、千斤顶台架、顶铁、分压环、后承压壁、操作平台、爬梯等。（如图）当工作井底板完成后，设置好安全围栏和爬梯，然后由工作井边的起重机将上述设备吊入井内按要求的精度安装。（2）井地面设备选型及布置气压系统：包括空压机、空气过滤器、贮气罐、气压管路、单向阀、调压阀、气压表

20、、安全阀等。该系统除了向机头气压舱提供压缩空气外、亦为管道内提供通风。本工程顶管工作井拟配置1台6.0m3空气压缩机。为防止空压机的噪音，拟采用噪音较小的电动空压机，并安装在双壁隔音集装箱内。液压系统：包括高压油泵、控制阀、溢流阀和油管油箱等，其作用是对主顶千斤顶和机头纠偏千斤顶组提供压力油。本工程配置1套液压系统， 高压油泵为31.5Mpa。油泵流量18L / min。压浆系统：包括泥浆池、搅拌机、注浆泵、管道及各种闸阀等。起重设备：该设备以考虑吊装单节DN800砼管为主，单节管子自重约1.6t，选用1台16t汽车吊。（3）顶管顶进当井内、井外的准备工作全部完成后，可将机头吊放到井内导轨上，

21、调整好方向，开始顶管的出洞。工作井前壁预留有机头及管道出洞的洞口，为防止井外水土从预留洞口与机头外壁之间的缝隙流入工作井内，预留孔洞与管道间设有动密封装置。其施工工艺如下：关闭机头舱门推机头进密封圈机头安装调试安装出洞口橡胶密封圈机头筹备土转运到舱门后破部分封墙舱内除土机头顶进切入土中留300mm机头在导轨上上（4）洞口密封结构出洞口密封结构的作用是阻止在顶管过程中泥水从管节与洞口间的间隙流入井内。根据管道中心线与井壁预留孔的位置，制作一个钢结构的内套环，套环内圈设有橡胶止水板，套环安装在预留孔与管节之间，外围焊接在孔的预埋钢板上，内圈橡胶紧贴管节。（5）破墙顶进当机头前端进入洞口密封圈后，即

22、可破墙顶进。工作井预留洞口采用砖砌体临时封堵，在顶前采用风镐凿除内层一部分封堵墙体，然后将机头推进，依靠机头前端刀口破除外层墙体，切入土体中，随后即可进行正常顶管施工。当出洞口外为透水性较强的砂质土层时，应事先对洞口周围一定范围的土体进行压密注浆，防止外侧的水土进入工作井。（6）方向监测顶管出洞方向控制得好，整条管道才有可能顶好，顶管出洞不好，整条管道就难于顶好，故必须严格控制顶管出洞精度，采用跟踪测量，随时调整机头出洞的方向及高程偏差。（7）顶进施工当工具管顶入土体后，留其尾部约300mm长搁在导轨上，缩回千斤顶活塞杆，卸走替顶和分压环，安装管节，开始进行管道的顶进施工。回缩千斤顶安装管节时

23、，需对机头或以后的管节作临时支撑，以防机头在气压下退回，造成地面坍塌。临时支撑措施应一直维持到管外壁摩阻力大于气压反力时为止。以下就气压法顶管工艺作简单描述。a.气压法顶管气压法顶管是在顶进管道的前方工具管（机头）内设置两道气压密封门，关闭第一道门，向前舱充入压缩空气（气压约0.030mpa，相当于3m深水头压力），由于压缩空气向正面土层的空隙中渗透，将工具管前方土层中的地下水从土壤的孔隙中排挤到远方，给工具管作业提供一个无水稳定的环境，同时，气体的压力也支撑着机头前的土体开挖面维持稳定而不坍落。当第二道门关闭且增压，使后舱前舱压力相等后，打开第一道门，管道向前顶进同时将机头前挖出的土运到一、

24、二道门之间的转运舱内；然后关闭第一道门，气压继续稳压机头前舱再将后舱逐渐减压为零，再打开第二道门，使后舱与管道相通，将转运舱的土运到工作井。管道是边挖边顶，开挖量与顶进长度相匹配，这是全气压人工挖土顶进法，工人需带压作业。b.顶进平衡控制气压平衡法顶管是一个全新的施工概念。第一、顶管掘进机在顶进过程中，气舱压力与它所处土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态；第二、它的开挖量与掘进机顶进所占有的土的体积也处于一种平衡状态。在顶进过程中，其气压舱的压力P如果小于所处土层的地下水压力和主动土压力P1时，地面就会产生沉降；反之，气舱的压力如大于所处土层的地下水压力和被动土压力P2时，地面就会产生隆起

25、，这是一个动态平衡的过程。我们要将气舱压力控制在P1至P2之间，才能称之为平衡。气压人工出土顶管的工艺流程如下：关闭1号门前舱加压工人进入后舱关闭2号门后舱加压与前舱平衡后打开1号门前舱挖土转入后舱管道向前顶进关闭1号门 后舱减压与大气平衡打开2号门转运后舱土方至工作井（4）施工过程中注浆加固、减阻本工程污水管下穿道路等，对地面沉降要求高，且在顶管施工过程中，容易发生流沙，影响到顶管的顺利进行和周边建筑物的安全。为防止顶管施工过程中出现坍塌等病害，确保工程施工对周围的环境影响减到最低、确保周边建筑物的安全，采用管端前注浆固结措施进行土体加固处理后，再继续顶进。a.注浆采用水泥粉煤灰浆液灌注，水

26、泥粉煤灰浆液的配合比为3：7，并加入早强剂。b.管前端上下左右4个方向各钻1个32孔，将25注浆管打入，注浆管的打入深度为3米4.5米/节次。c.拌制水泥浆，水泥浆采用200升搅拌机搅拌的方法拌制，拌制时要对水和水泥的量进行严格的控制。水泥浆太稀，加固效果不好，固结时间长，太稠，水泥浆难以压入，控制水泥浆的稠度是注浆的关键。d.启动压浆机，把水泥浆压入。e.注浆完毕，马上清洗灌注设备。f.每顶进3米/节，注浆一次，交替注浆，以达到大大减少涌水量，防止塌方的目的。g.注水泥粉煤灰浆液后，顶管阻力加大，在顶管四周加触变泥浆减阻。顶进施工过程中采用在管外壁边注触变泥浆填充管道的外周空隙边顶进的施工方

27、法，是以稳定土层，防止塌方和地面沉降，减小顶进阻力实现长距离顶管的重要措施。压浆管设在机头尾端，紧随管道顶进同步压浆。为使管道外周形成的泥浆套始终起到支承地层和减阻作用，在中继间和混凝土管道的适当点位，还必须进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失量。注浆流程为：造浆静置注浆顶管推进（注浆）顶管停顶停止注浆h.压浆设备压浆系统设备包括： 注浆泵（螺杆泵，排量1000L / min，压力3MPa）； 搅拌器； 注浆管道（主管50mm钢管，支管25mm橡胶管）； 管路连接； 控制阀； 压力表。i.浆液配制触变泥浆是由膨润土、水和掺合剂按一定比例混合而成。施工现场按重量计的触变泥浆配比为：水：膨润土

28、= 8：1 膨润土：CMC = 30：1本工程拟购置膨润土袋装复合材料，在施工现场加水拌和。j.压浆数量和压力第一次压浆量为管道外周环形空隙的1.52.0倍，压注压力根据埋设深度和土的天然重量而定，本工程拟采用2H（kPa），式中为土的重量，H 为管道的覆土深度。在顶进过程中，还应根据不同的土质条件和覆土厚度变化等适当调整压浆量和压力。k.压浆孔的布置每一压浆断面设置4个压浆孔，按圆周90布置。压浆孔应在工厂加工好。注浆断面的位置，拟在机头及其后面每隔10米均设置。l.压浆方法在每次顶进中必须对顶管机头后的第一个注浆断面上压注足量的泥浆，以使其形成完整的泥浆套，其它断面则按依次顺序作定压定量的

29、跟踪补浆。4.4、 顶管测量、纠偏技术（1）顶管测量测量必须按照设定的管道中心线和工作井位建立地面与地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地点，并加以保护，在施工期间应进行定期校核。在顶管工作井内的后部设置测量平台，其临时水准点由地面水准点引入，在交接班时进行仪器高程的校对和调整。顶进轴线由设计管道轴线通过经纬仪引入工作井内，然后对中观测。机头出洞前，必须准确测定机头刃口的轴线和标高，并将数据及时反馈，对机头安装的态势进行最后调整。管道是否沿着设计管轴线顶进，靠测量进行检查。管道轴线偏差采用经纬仪用支导线法测量与控制，高程偏差采用水准仪测量。测量频率：一般每顶进500mm 测量一次，特殊情况次数应增加。全段顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程，有错口时，应测出相对高